Юный техник, 2012 № 10

Так выглядит в полете «Дракон».

Частная фирма SpaceX создала новый космолет быстрее и обошлась меньшими затратами, чем это делают госпредприятия. Основатель SpaceX и ее главный инженер Элон Маек с гордостью заявил, что полет одного астронавта на «Драконе» будет стоить не больше 20 миллионов долларов, в то время как за место в «Союзе» Роскосмос берет с НАСА около 60 миллионов долларов.

Успех SpaceX подтверждает: на космосе можно и нужно зарабатывать. В условиях понятных правил экономики оказывается выгоднее вкладывать средства не в добычу сырья, а в развитие самых сложных, в том числе и космических, технологий.

Элон Маек разбогател на создании платежной системы PayPal. Свои миллионы он потратил на то, чтобы построить собственную ракету и космический корабль, а не на покупку яхт, дворцов и футбольных команд. В итоге космическая стратегия США теперь выглядит так: возить туристов и астронавтов на орбиту будут частные «извозчики», а освободившиеся средства НАСА направит на более сложные проекты — полеты к астероидам или на Красную планету.

Кстати, свое название новый космолет американцев получил в честь популярной на Западе песни «Запусти волшебного дракона» в исполнении американской фолк-группы Peter, Paul and Магу. В ней поется о том, что при желании каждый может осуществить свою мечту, запустить в небо своего дракона — воздушного змея.

Ведь, когда 10 лет назад была основана SpaceX, мало кто верил, что команда энтузиастов сможет построить пилотируемый космический корабль. Да еще так быстро!

Сейчас, когда SpaceX получила от НАСА контракт в 1,6 млрд. долларов на 12 беспилотных грузовых полетов к МКС, многие поняли, какое это выгодное дело — заниматься космическим извозом. И еще 4 независимые друг от друга компании разрабатывают в США пилотируемые космические корабли. А еще две — космические грузовики.

Команда SpaseX со своим детищем.

Корабль назвали было «Русью»…

У нас же работы над проектом нового корабля, как это водится, ведутся в обстановке строгой секретности: его эскизы — тайна РКК «Энергия». Известно только, что наши специалисты окончательно отказались от проекта космолета «Клипер», о котором еще недавно было столько разговоров. Новый космический аппарат в комплексе с ракетой-носителем грузоподъемностью 20 тонн, возможно, получит короткое и емкое имя «Русь».

Президент ракетно-космической корпорации «Энергия» уточнил на одной из пресс-конференций: «Наименование «Русь» присвоено одному из проектов ракеты-носителя, как будет называться сам корабль, еще окончательно не решено». Пока проработан эскизный проект нового корабля. Согласно планам в 2015 году он совершит первый полет в грузовом варианте, а в 2018 году — с экипажем.

Пока что рабочее название корабля — «Перспективная пилотируемая транспортная система», сокращенно ППТС. Корабль будет легче и технологичнее в изготовлении, чем «Союз», в его конструкции используются принципиально новые материалы.

По предварительным разработкам, корабль будет иметь форму конуса. Ведь конус — оптимальная форма для прохождения плотных слоев атмосферы.

Космический аппарат, который с первой космической скоростью влетает в нашу атмосферу, нагревается до 2–2,5 тысячи градусов. Никакие материалы подобное выдержать не могут. Поэтому у корабля не будет крыльев. При посадке будет использована комбинация различных систем приземления — то есть парашютная и реактивная.

Лишним при входе в атмосферу будет и приборно-агрегатный отсек; он будет отстрелен, и для следующего использования надо будет устанавливать новый. Отстрелен будет тепловой щит, который возьмет на себя максимум энергии при входе в атмосферу. А самое дорогостоящее — это возвращаемый аппарат, система жизнеобеспечения, система управления, система движения, возможно, будут многоразовыми.

Новые корабли при общем весе около 20 тонн смогут вывозить на околоземную орбиту до шести членов экипажа и не менее 500 килограммов груза. На окололунную орбиту они будут способны доставить четырех космонавтов и 100 килограммов груза. Предполагается, что беспилотный вариант ППТС сможет вывести на околоземную орбиту не менее двух тонн груза и около полутонны вернуть на Землю. При длительных полетах по орбите или к другим планетам к конструкции будут добавлять еще и бытовой отсек. В автономном полете ППТС сможет находиться не менее 30 суток.

Руководитель пилотируемых программ Роскосмоса Алексей Краснов отметил, что первые запуски будут проведены с космодрома Байконур, но позже все старты будут осуществляться с космодрома Восточный, который должен быть построен в Амурской области.

Есть варианты…

О необычной задумке разработчиков российского корабля рассказал гендиректор и главный конструктор Научно-производственного предприятия (НПП) «Звезда» Сергей Поздняков.

«Есть идея посадить космонавтов, которые не принимают участия в управлении кораблем, в герметичные капсулы вместо скафандров. Космонавт входит в такую капсулу, закрывает гермомолнию и на опасных этапах полета сидит в ней, как в яйце», — описал конструкцию гермокапсул Поздняков. И подчеркнул, что пока новая концепция существует только на уровне идеи. Детальные разработки могут начаться после того, как в «Звезду» поступят требования к системам жизнеобеспечения экипажа, в частности информация о параметрах перегрузок и времени полета в случае разгерметизации кабины.

Заметим, что идея не такая уж новая, как может показаться поначалу. Более 30 лет назад журнал ФРГ «Хобби» уже описывал подобную конструкцию в одном из своих номеров. Тогда, правда, подобная капсула рассматривалась лишь как средство спасения в чрезвычайных условиях.

Еще одна перспективная новинка, которая рассматривается технологами — сборка межпланетных зондов и кораблей непосредственно на орбите. В Роскосмосе на эту программу возлагают большие надежды. Начальник управления пилотируемых программ Алексей Краснов рассказал, что собранные в космосе корабли могут затем отправиться на лунную орбиту или к астероиду.

Возможно, подобные аппараты станут частью марсианской программы.

Примерная схема расположения экипажа в пассажирской капсуле космолета.

Причем есть вероятность, что такие корабли будут не строить, а… печатать! С помощью технологий трехмерной печати в настоящее время можно напечатать почти все, что угодно, начиная от зданий и заканчивая искусственными органами человеческого организма. Следующим логичным шагом будет использование этих технологий в космосе. Во всяком случае, еще одна американская компания, Made in Space, начала работы по созданию технологий космической трехмерной печати. В настоящее время она ищет инвесторов для того, чтобы сделать их реальностью.

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Роботы выходят в поле

Сельское хозяйство — одна из самых немеханизированных отраслей деятельности человечества. Тысячелетиями здесь все делалось вручную или с помощью несложной техники. Ныне инженеры хотят выпустить в поле роботов-фермеров.

Еще в четвертом тысячелетии до н. э. в верховьях Нила и Евфрата люди стали обрабатывать землю примерно по той же технологии, что и сегодня — ее пахали, боронили, засевали семенами, ухаживали за ростками, а по осени собирали урожай… И все это делалось руками да простейшими инструментами типа мотыги. В античные времена на полях появились сохи и плуги, которые тянули за собой быки и лошади. Позднее, уже в Средневековье, на помощь земледельцу пришли первые механизированные косилки и жатки, которые опять-таки для работы использовали тягловую силу животных.

Тракторы появились на полях лишь в начале XX века. И тогда же были сделаны первые попытки обойтись без тракториста. На какие только хитрости не пускались изобретатели! И провода по полю протягивали, и направляющее колесо по борозде пускали, и сажали трактор на привязь, подобно козе на лугу. Посредине поля в землю и в самом деле устанавливали металлическую опору, на которой помещался барабан с тросом.

Трактор ходил по полю кругами, постепенно наматывая трос на барабан и таким образом с каждым оборотом все ближе подходя к центру…

В начале второй половины XX века вместо направляющих проволок и тросов попытались использовать лазерные лучи, а также управление по радио. Но все эти хитрости все же требовали присмотра человека за агрегатом.

Лишь когда появилась и стала все шире распространяться система GPS и аналогичная ей система ГЛОНАСС, у фермеров появилась реальная возможность получить в свое распоряжение первые сельхозмашины-автоматы. Одна из первых попыток такого рода была предпринята в США. На луга и поля Калифорнии выпустили роботов-косцов, которые ориентировались с помощью спутниковой навигационной системы.

Такая система позволяла определять местоположение объекта с точностью до 10 см. Этого оказалось вполне достаточно, чтобы роботы-косцы достаточно уверенно находили дорогу на луг, самостоятельно скашивали на нем всю траву и возвращались на свою базу.

«Теперь уже не надо для ориентировки сельскохозяйственных роботов устанавливать на поле и в его окрестностях лазерные, ультразвуковые и радиолокационные маяки, — обрадовались разработчики. — А это намного удешевляет эксплуатацию такой машины…»

Однако шли годы, а серийные сельхозроботы так и не пришли в массовом порядке на поля США, Великобритании и других стран. Дороги и сложны оказались в эксплуатации такие машины. Да и надежность их оставляла желать лучшего….

И вот сейчас предпринята новая попытка. Причем в полном соответствии с российской поговоркой: «Не было бы счастья, да несчастье помогло…»

Землетрясение и цунами, обрушившиеся на Японию в марте 2011 года, вызвали небывалые разрушения в прибрежной части этого островного государства. Плюс к этому произошла авария на атомной электростанции «Фукусима-1», в результате чего часть территории подверглась еще и радиоактивному заражению.

Свободных территорий на Японских островах нет, чтобы можно было забросить засоленные и радиоактивные территории на десятки лет в надежде, что со временем природа сама справится с бедой и восстановит былое плодородие почвы. И тогда японцы взялись за дело сами, используя самые последние достижения науки и техники. Сначала на площади в 600 акров (1 акр = 4,047 га) в почве была нейтрализована химобработкой морская соль. После этого на поля призваны были сельскохозяйственные машины, которые смогут выполнить абсолютно все виды работ без участия людей.

Подготовка почвы, посадка семян, выращивание растений и сбор выращенного урожая — все это будут делать исключительно роботы-рабочие. Кроме глобальной автоматизации и роботизации, в выращивании урожая будут задействованы и другие технологии. К примеру, чтобы избежать применения пестицидов и других ядов, на угодьях будут установлены светодиодные осветительные приборы, которые модулированным светом будут отпугивать насекомых и других вредителей.

Первая робоферма будет создана в префектуре Мияги, на 320 км севернее Токио. Кроме восстановления разрушенных сельскохозяйственных угодий, создание этой фермы преследует еще одну цель — разработать более эффективные методы и технологии, позволяющие более полно использовать весьма ограниченное пространство страны, доступное для сельского хозяйства. Получить больше урожая с каждого квадратного метра площади стремятся не только в Японии. Многие страны и даже отдельные энтузиасты понимают, что внедрение современных технологий и научных достижений — это единственно верный путь дальнейшего развития сельского хозяйства.

Создание робофермы в префектуре Мияги ведется в рамках программы Dream Project, финансируемой японским государством. В ней принимают участие и ведущие японские технологические компании, такие как Panasonic, Hitachi, Fujitsu, NEC и Sharp.

При этом поля в первые годы будут засевать особо подобранными растениями, которые, кроме прочего, начнут вытягивать из почвы радиоактивные элементы. Растения после уборки будут сжигать, а полученная зола станет сырьем для получения радиоактивных изотопов, которые затем используют в технике и медицине.

Глядя на достижения японцев, специалисты США — профессор Дэвид Доерхут из Калифорнии вместе с группой сотрудников — собираются в ближайшем будущем выпустить на поля автономных роботов типа Prospero.

«Роботы Prospero являются прототипом будущего большого автоматизированного организма, — рассказал Дэвид Доерхут. — В настоящее время в нашем распоряжении имеется группа из полдюжины шестиногих паукообразных роботов, способных обмениваться информацией и с максимальной эффективностью выполнять поставленную задачу, используя технологии «роя» и программное обеспечение, основанное на алгоритмах теории игр…»

Роботы общаются между собой, используя инфракрасную беспроводную связь, и помечают места посадки семян или саженцев специальными маркерами. Благодаря этому система справляется с процессом посадки максимально быстро и учитывает особенности местности, включая и состав почвы. При этом, наряду с GPS-навигацией Доерхут и его команда используют для ориентации роботов специальные лазерные маркеры, которые ограничивают роботам поле их деятельности.

«Роботы-фермеры могут работать круглосуточно, они способны содержать сельскохозяйственные угодья в идеальном состоянии, борясь с сорняками и вредителями без химикатов, — говорит Доерхут. — Кроме того, разработанная технология наверняка пригодится для поселений людей на Луне и Марсе…»

СОЗДАНО В РОССИИ

Победитель пламени

Вещество, которое сможет победить огонь, Виктор Ким разработал вместе с учеными из Новосибирского института органики и Института прикладной химии Санкт-Петербурга. Чтобы воплотить идею в жизнь, понадобилось несколько лет. Раствор, внешне похожий на воду, не имеет ни цвета, ни запаха, да и разливается в пластиковые многолитровые бутылки, как для кулеров. Побрызгаешь этой водицей вещь — и считай, что сберег ее от пожара.

— И до этого ученые изобретали огнезащитные составы, но они не были универсальны, — рассказал изобретатель журналистам. — Был, например, один состав для натуральной ткани, другой состав — для искусственной, третий — для обработки древесины… А мы создали вещество, которым можно обработать абсолютно любую ткань, любую поверхность — и она не будет гореть.

Ученые не раскрывают состава чудодейственной жидкости, поскольку патентование не завершено, но уверены, что их разработка способна спасти тысячи жизней. Если лесной пожар подступит к какому-нибудь городу или деревне, достаточно облить жидкостью из брандспойта границы населенного пункта — и стихия не пройдет.

— В фильме «Вий» Фома чертит вокруг себя мелом круг, и нечисть не может через эту невидимую стену пробиться, — продолжал рассказ Ким. — Так же с нашим веществом — если им начертить круг на траве, то внутрь этого круга огонь не войдет. Для оперативного локального тушения пожара — это просто находка! Ведь точно так же огонь не может выйти и за пределы очерченных границ…

Изобретатель Виктор Ким.

Макет домика справа обработан огнестойким раствором, а слева — нет. Оба были подожжены одновременно. Разница видна невооруженным глазом.

Свою разработку ученые намерены отправить в МЧС, надеясь на сотрудничество. А пока другие ведомства вовсю используют разработку сибиряков.

— Нашим раствором обработан занавес в оперном театре, теперь он не загорится. Даем гарантию на 10 лет, — рассказывает Виктор Ким. — Также мы сотрудничали с филармонией, различными театрами, школами… Кто-то просит нас обработать декорации, кто-то — полы в классах перед их покраской. В общем, заказов немало.

Уничтожить огнезащитную пленку может только вода. Поэтому разработчики признаются, что облить чудо-средством всю Россию, чтобы навсегда забыть, например, о лесных пожарах, все-таки не получится. Как только пройдет дождь, действие вещества закончится.

Как продлить стойкость вещества? Над этим изобретатель как раз и думает.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

Охота за неуловимым

Физики Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН), ведущие исследования на Большом адронном коллайдере (БАК), объявили недавно, что с точностью в 99,99995 процента (или 5 «сигма») обнаружили наконец загадочный бозон Хиггса, охота за которым велась около полувека. Если это подтвердится, можно будет считать, что сделано, пожалуй, самое значительное открытие физики XXI века, заявили участники исследований.

Что же так взбудоражило научную общественность мира?

Откуда «Частица Бога»?

В истории ядерной физики уже бывали случаи, когда открытие, сделанное «на кончике пера» теоретиком, затем блестяще подтверждалось на практике. Классическим считается случай с открытием позитрона. Сначала существование этой частицы было теоретически предсказано английским физиком-теоретиком Полем Дираком в 1931 году. А год спустя американский физик К.Д. Андресон обнаружил эту частицу — «двойника электрона», или античастицу с положительным зарядом, — в космических лучах.

Существование же бозона Хиггса было предсказано британским профессором Питером Хиггсом в 1966 году как последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, которую еще называют Стандартной моделью.

По мнению Хиггса, эта гипотетическая частица должна отвечать за массы всех других элементарных частиц.